Экспериментальное исследование электроакустического преобразователя

4.1.Описание резонаторной конструкции возбуждающей системы. На рис.8 схематически изображена резонаторная возбуждающая система, пригодная для использования на частотах порядка сотен мегагерц. Она представляет собой объемный резонатор в виде отрезка коаксиальной линии,

закороченной с одной стороны подвижным поршнем 1 и нагруженной с другой стороны пьезопреобразователем 2. Последний может быть как пленочным пьезоэлементом, расположенным на плоском гладком торце звукопровода 3, так и просто пьезоэлектрическим стержнем с отполированным плоским торцом. На рис.8 видно, что звукопровод 3 введен в емкостный зазор резонатора через отверстие в торцевой стенке и прижат винтом 4 к торцу центрального проводника 6 коаксиальной линии. Проводник 6 поддерживается в трубке 7 с помощью диэлектрической шайбы 8. Чтобы винтом 4 не вызвать механических повреждений кристалла звукопровода 3, между ними располагается мягкая прокладка 5 (из резины или эбонита). Через отверстие в подвижном поршне 1 внутрь резонатора введена петля связи 9 с помощью коаксиального кабеля 10. Она служит для возбуждения ЭМ-колебаний в резонаторе от внешнего генератора и для вывода из него ЭМ-колебаний, появившихся в нем благодаря обратному преобразованию упругих волн, отраженных от другого торца звукопровода. Петля 9 лежит в плоскости чертежа, как показано на рис 8. При этом обеспечивается максимальная связь резонатора с передающим трактом. Поршень 1 с помощью трех стержней (тяг) (на рис.8 показан лишь один из них - стержень 11) и микрометрического винта (не показан) может перемещаться, обеспечивая плавное изменение собственной частоты резонатора. Длина последнего l определяется из условия резонанса:

где ω₀ = 2π f ₀ - круговая резонансная частота, β₀ = ω₀ / C - постоянная распространения волны типа TEM, C ₀ -емкость зазора, в который введен пьезоэлемент, Z ₀ -волновое сопротивление коаксиальной линии, определяемое формулой [13]

Здесь D и d - диаметры внутреннего и внешнего проводников соответст-венно, ε - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей линию. При выборе размеров D и d необходимо обеспечить в резонаторе возбуждение только основного типа волн (TEM). Для этого должно выполняться условие

Пример. Пусть d = 5 мм, D = 20 мм, C ₀ ~ 10^-12 Ф, f = 800 МГц. Условие (84) выполняется с большим запасом. Из формул (82) и (83) получим l = 70 мм. Детали возбуждающей системы изготовлены из латуни с последующим электролитическим серебрением. Это обеспечивает высокую собственную добротность резонатора.